第一节 古生物学概述
古生物学，说得简单一些就是生命科学和地球科学汇合的一门交叉科学，是生命科学中唯一具有历史科学性质的时间尺度的一个独特分支，是研究生命起源、发展历史、生物宏观进化模型、节奏与作用机制等历史生物学的重要基础和组成部分；同时也是地球科学的一个分支，研究保存在地层中的生物遗体、遗迹、化石，用来确定地层的顺序、时间，了解地壳发展的历史，推断地质史上水陆分布、气候变迁和沉积矿产形成及分布的规律。
由于研究对象不同，古生物学又可以分为两大分支：古植物学和古动物学。随着现代生产与发展的需要和科学研究的深化，古植物学又划分出了古孢粉学和古藻类学；古动物学分出了古无脊椎动物学和古脊椎动物学；古人类学不仅是人类学的分支学科，也是古脊椎动物学的分支学科；根据个体微小的动植物化石或大生物体微小部分的研究，又形成了微体古生物的分支学科，这种分支无论是在理论上，还是在实践上都具有重要的意义。
第二节 古生物学发展简史
无论是中国还是西方国家，对化石的认识已经有千年以上的历史。然而古生物学成为一门科学是开始于18世纪后期的，大约有200年的历史。这门科学的奠基者包括：拉马克（无脊椎动物学）、W·史密斯（生物地层学）、G·居维叶（提出相关规律及绝灭、灾变等概念）、达尔文提出的进化论为古生物学提供了科学的理论基础，同时指出了“化石记录的不完整性”这一缺陷。
自此到20世纪中叶的一百多年的时间里，以描述古生物学和生物地层学为古生物学的主流，在这一方面成就是非常巨大的。首先是在西欧、北美，然后是在苏联、东欧、日本、中国、印度，以及世界其他地区先后出版了大量的古生物和生物地层专着，为古生物学的综合研究提供了事实基础。在这一时期内，古生物学其他方面的发展并不明显，原因之一是现代生物学（遗传学，分子生物学）的发展还没有渗透进来，在地质学中也缺乏能够为古生物学指明道路的统一理论框架。
20世纪中叶以后，古生物学又出现了一些重大的突破：其一，电子显微镜、特种摄影技术的应用和石油勘探的需要，使一些新分支快速发展起来，其中包括微体和超微古生物学、古生物化学、化石岩石学等；其二，由于有了大量资料积累的基础，古生物理论发展也极为迅速，最早是辛普森和迈尔基于遗传学和进化论对古生物进化理论的综合。20世纪60年代后，板块理论为古生物学提供了统一的全球地质背景，又向古生物学提出了新的要求。由于生物学上一些新的发展（中性学说、分支系统学等），古生物学在进化论、系统分类学、古生物地理学等方面出现了许多新思想。这些新思想对传统观念起到了一定的冲击作用，因此还出现了一些新的成就，如总鳍鱼类不具内鼻孔而可能不是四足类的祖先等。
第三节 古生物学的研究方法
古生物学的研究往往以化石为主要对象，其研究包括两个阶段：野外研究阶段和室内研究阶段。
野外阶段以采集标本和收集观察资料为主要内容。采集和观察的要求一般是量多质好，具体要求随研究任务而定。例如做生物地层研究，最好选择良好剖面，逐层寻找和采集化石，同时进行测量，逐层观察并记录岩性和化石产出情况，并且对岩石、化石标本进行编录包装；如果是进行古生态研究，除一般的生物地层工作外，还要着重观察收集古生物的分布、埋葬、群落结构等资料，通常要在野外进行定量的采集和观察并多作素描和照相。
室内阶段包括对化石的鉴定描述和专题研究。鉴定描述又包括磨制、修理、鉴定、照相、描述等一系列程序，所使用的分类法和描述程序与生物学是一样的，命名法（二名法、优先律等）也遵循“国际动（植）物命名法规”的规定。在此基础上，再进行某一学科方向的专题研究。
第四节 古生物学的研究内容
古生物是地史时期的生物，同样遵循达尔文进化论的原则。因此进化论所指明的进化方式——分支进化、阶段进化、辐射适应、趋异进化、趋同进化、平行进化、动态进化等同样也适用于古生物。另外，古生物进化也有自己的规律和特点。其中较为重要的规律有：第一，不可逆律，为比利时古生物学家多洛所提出。他指出，无论是生物体或其器官，一经演变再不可能在以后生物界中恢复，一经消失也不可能再在后代或别处重现。例如，鱼类演化为陆生哺乳类后，一部分哺乳类又回到海洋成为鲸类，但鱼的鳍、鳃等都不能在鲸类中恢复，鲸类只能靠肺呼吸并以演变的四肢和尾起鳍的作用。按照不可逆律，在较老地层中已经绝灭的化石物种，不会在较新的地层中出现，不同时代的地层中必具有不同的化石生物群。把层序律和不可逆律结合起来，就构成利用古生物学方法确定地层时代和划分地层的基本原理。第二，相关律，是法国古生物学家居维叶提出来的。
他指出，生物体的各部分发展之间有着密切的联系，一旦某部分发生变化，必然会引起其他部分的变化。这是由于在适应环境的同时，必然会影响到其他方面。例如，哺乳类对肉食适应会引起牙齿的分化(适应于撕咬)、上下颌强化、感觉敏锐、四肢强壮、趾端具爪等一系列相关的变化。按照相关律，运用一些比较解剖学的知识，可以从通常保存不完整的化石资料复原其整体，并可据此推断其生活习性，以恢复古环境。第三，重演律，是德国生物学家赫克尔提出来的。他指出，个体发育是系统发生的简短重演。以重演律为依据，可以从个体发育追索生物所属群类的系统发生，从而建立系谱，更加有助于正确分类。例如，将某些单体四射珊瑚按从幼年期到成年期的顺序来观察切片，可看到内部构造初期为单带型，随后为双带型，最后演变为三带型。由此可说明三带型四射珊瑚的系统经历了从单带型到双带型再到三带型的过程。
1.进步性进化
进步性进化指生物界的历史总的是由少到多、由低级到高级、由简单到复杂的趋势。古生物的进化有宏观上的不断进步和阶段性进化的特点。1967年，哈兰等根据以上类别的时代分布做出相关统计，从寒武纪时的几十个增至现在的1000多个。植物、无脊椎动物、脊椎动物的趋势是同样的。在16个主要门类中，除裸子植物门、软体动物门、腕足动物门和爬行纲外，均呈分异度增加，由低到高，由简到繁的趋势，这是陈世骧于1978年提出来的。
2.阶段性进化
阶段性进化，也就是一系列短期的突变(间断)与长期的渐变(平衡)交替发生的过程。突变是由于旧门类的大规模绝灭和随之而来的新门类的爆发式新生和辐射适应；新门类产生后，就会出现长期的稳定发展的渐变期，直到下一个间断。
大规模绝灭是指许多门类在地球上大部分地区在同一地质时期内绝灭。在隐生宙末，伊迪卡拉动物群的消失代表一次大绝灭。在显生宙，有人统计共有6次大规模绝灭(寒武纪末、奥陶纪末、泥盆纪末、二叠纪末、三叠纪末、白垩纪末)。以二叠纪末的一次最为剧烈。
每一次大规模绝灭，属的交替达百分之数十，种的交替更大，高达90％以上。它们与随之而来的新门类辐射适应相结合，构成地史上划分相对地质年代的基础。关于大规模绝灭的原因，一般分为三种原因：生物界本身(竞争、攫食、营养源、营养区、营养水平的改变等)的原因、球内（温度、盐度、气候、氧、浅海、大陆架区等的变化等）的原因和球外（辐射、撞击、磁场改变等）的原因。不过，目前认为由球外星体撞击引起尘雾，造成蔽光、致冷、毒化等综合影响，致使白垩纪末大规模绝灭；以及由于板块重新拼合，大陆架区大海日渐消退，引起二叠纪末大规模绝灭的说法最为流行。
3.古生物的分类系统
古生物的分类系统与生物学相同，也分为界、门、纲、目、科、属、种。不过其中也有一些辅助单位，如超科、超目、超纲、超门（生物学称总科、总目），亚种、亚属、亚科、亚目、亚纲、亚门等。
